基于HLA的裝備保障全要素集成模擬訓練系統設計

摘 要： 為提高裝備保障訓練效果，從裝備保障全要素集成訓練需求出發，設計了裝備保障全要素集成模擬訓練系統功能層次結構，設立了三種訓練模式，合理區分了訓練層次。基于HLA設計了模擬訓練系統的體系結構，并提出了系統軟件設計總體方案。最后系統闡述了裝備保障全要素模擬集成訓練系統的工作流程。該模擬訓練系統可為裝備裝備保障全要素集成訓練提供訓練平臺支撐。

關鍵詞： 分布式仿真； 集成訓練系統； 訓練模式； 系統設計

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）02?0060?04

0 引 言

裝備保障訓練是指裝備機關和裝備保障部（分）隊為滿足作戰及其他軍事行動對裝備保障的需要，學習裝備保障知識，進行業務能力和保障技能訓練的活動手段。其是提升部隊裝備保障組織指揮能力、技術保障能力和生存防衛能力的有效手段[1]。新形勢下，為適應基于信息系統的體系作戰裝備保障的需要，裝備保障訓練必須由機械化條件下基于型號裝備的分專業訓練向信息化條件下基于信息系統的全要素集成訓練轉變。裝備保障全要素集成訓練信已成為息化條件下部隊裝備保障訓練的主要內容和提升裝備保障能力的重要手段[2]。由于受裝備數量、訓練場地、訓練環境、安全設施等因素的限制，單純依靠傳統的實裝進行裝備保障訓練，難以滿足全要素集成訓練的需要[3]。模擬訓練系統可以有效解決這一問題，因此開發裝備保障全要素集成模擬訓練系統是當前裝備保障訓練領域急需解決的問題。高層體系結構（High Level Architecture，HLA）是目前實現分布式仿真的主要手段，用于構建通用仿真框架，支持不同仿真應用之間的互操作和仿真組件的可重用，是系統具有良好的開放性和可擴展性，便于后續擴展和開發[4?5]。本文基于HLA框架構建了裝備保障全要素集成模擬訓練系統。

1 系統需求分析

裝備保障全要素集成訓練，是著眼于基于信息系統體系作戰中裝備保障需求，依托互聯互通的信息系統，圍繞裝備保障必須具備的指揮控制、搶救搶修、彈藥保障、器材供應、防衛防護等基本能力，將相同保障功能的訓練對象歸類整合為相對獨立的保障要素實體，按照構建信息連接、聚合內部功能、實現精準保障的要求而進行的裝備保障戰術綜合應用訓練。從其內涵上看，裝備保障要素訓練的對象包括整個裝備保障體系，其主體應包括師（團）裝備機關、修理營（連）、綜合倉庫和使用分隊的部分人員，以及與保障行動相關的部分力量。從訓練內容上來看，裝備保障全要素集成訓練是戰術訓練與技術訓練、組織指揮與保障行動、專業訓練與防衛訓練有機結合的整體化訓練；從訓練手段上來看，這種訓練方式是依托信息系統平臺、共享網絡資源、拓寬訓練保障渠道的集約化訓練；從訓練形式上，其強調的是要素組合、逐級合成、全系統、全過程、全要素的集成化訓練。裝備保障全要素集成訓練的組織實施，通常按單要素、多要素、全要素三個層次進行，相應地，裝備保障全要素集成模擬訓練系統必須具備實現以上三個層次訓練的功能，涵蓋三種訓練模式（單要素訓練模式、多要素訓練模式、全要素訓練模式），其功能層次結構圖如圖1所示。

單要素訓練是指構成各保障要素的所有實體模塊的功能訓練。裝備保障要素是構成和支撐保障體系的關鍵性因素，對于形成整體裝備保障能力具有重要作用。按照要素和信息化條件下裝備保障的一般規律，裝備保障體系要素可以劃分為5個實體模塊，包括情報偵察、指揮控制、搶救搶修、物資供應、安全防護。情報偵察要素訓練是訓練參訓人員裝備保障情報信息的多元獲取、實時傳輸、集中處理、按需分發和共享使用的能力，主要開展裝備保障情報信息搜集、分析、處理程序和方法等方面的訓練內容[6]。指揮控制要素訓練是訓練參訓人員獲取信息、指揮決策、協調控制的能力，主要開展指揮信息系統運用、保障態勢感知、保障力量部署、保障資源調配、保障行動調控、保障防衛組織等方面的訓練內容。搶救搶修要素訓練是訓練參訓人員的裝備戰損評估、快速搶救搶修能力，主要進行裝備技術偵察、毀傷評估、修復能力預計、搶救搶修方案制定、保障力量運用、裝備搶救、裝備搶修等方面的訓練。物資供應要素訓練是訓練參訓人員負責條件下的快速供應保障能力，主要進行物資消耗預計、供應計劃制定、野戰倉庫開設、物資調配、物資收發等方面的內容。安全防衛要素訓練是訓練參訓人員突發情況下的防偵抗毀能力，主要進行安全評估、防衛計劃制定、防衛力量展開、警戒、偵察、報知、偽裝等內容。

多要素訓練是在裝備保障單要素訓練的基礎上，指揮控制要素分別與其他單個保障要素間的合成訓練。多要素訓練主要以指揮控制要素為牽引，其他一個或多個保障要素參與，初步實現裝備保障多要素的合成訓練。

全要素訓練是指所有保障要素參與的綜合集成訓練。全要素訓練是在裝備保障單要素和多要素訓練的基礎上，著眼裝備保障要素之間的融合，以指揮控制要素為核心，以戰術技術融合與要素內聯、協同為重點，對情報偵察、物資供應、搶救搶修、安全防衛等要素進行的訓練，以充分發揮各裝備保障要素的功能作用，達到練指揮、練謀略、練協同、練保障的目的，提升整體保障能力。全要素訓練更加強調以信息系統為基礎平臺，通過利用信息技術的滲透性、聯通性和融合性，打通各保障要素間的交互壁壘，將裝備保障各要素歸類聚合、綜合集成，使裝備保障指揮控制更加靈活、裝備保障力量反應更加快速、裝備保障信息流通更加通暢，實現裝備保障力量的協調統合、裝備保障資源的優化整合、裝備保障效能的整體聚合。

2 系統總體設計

2.1 HLA高層體系結構

1996年美國國防部完成了HLA（High Level Architecture）的基礎定義，2000年HLA正式成為IEEE標準。HLA是一個可重用的用于建立基于分布式仿真部件的軟件架構和功能集，支持由不同仿真部件組成的復雜仿真[7]。HLA實現了仿真的開發、執行與相應的支撐環境分離，將模型或仿真的特殊行為放在實現它的聯邦成員中，支撐框架中只包含仿真互操作的通用功能。這樣可以使系統設計人員將工作重點放到仿真模型與交互模型的設計上，在模型中描述對象問所需的交互數據，而不必關心數據交互是如何完成的。RTI是HLA 接口規范的具體實現，它是基于HLA仿真的核心部件，是一個按照HLA接口規范開發的軟件系統，為仿真應用提供通用的、相對獨立的支撐服務，其功能類似于分布式操作系統。另外，RTI為聯邦仿真提供了一系列標準的接口服務，以滿足仿真所需的數據交互要求，并可實現時間管理、成員管理、對象管理、聲明管理與數據分發管理5大類服務，為系統的實現提供了一個綜合的開發環境[8]。

2.2 基于HLA的系統體系結構設計

裝備保障全要素集成模擬訓練系統主要包括以下幾個部分：訓練管理邦員、裝備保障要素邦員、外部邦員和用戶。各邦員又包含多個子邦員，其中訓練管理邦員包括系統監控邦員、訓練方案邦員、戰場態勢邦員、保障環境邦員、數據管理邦員、考核評估邦員，裝備保障要素邦員包括情報偵察邦員、指揮控制邦員、搶救搶修邦員、物資供應邦員、安全防護邦員，外部邦員主要包括與裝備保障活動密切相關的其他作戰要素邦員。系統體系結構如圖2所示。

導調控制邦員根據想定與訓練系統的映射關系確立訓練模式，建立各訓練模式的連接和運行，根據訓練模式加入聯邦的成員，負責訓練過程中系統的調度運行、時間推進和協調控制，并且依據具體訓練情況適時實施人工干預。訓練方案邦員用來編寫各層次裝備保障訓練想定，根據裝備保障任務生成訓練方案。戰場態勢邦員用于設置和管理戰場整體態勢，包括兵力部署、任務區分、資源配置等。保障環境邦員用于設置各層次訓練的戰場環境，模擬戰場多維時空特性，包括地理環境、氣象環境、電磁環境，為訓練提供實時、可信、準確的戰場環境信息并對訓練過程施加影響。數據管理邦員對訓練過程中傳輸的各種信息、數據進行記錄，存入數據庫，并對裝備數據庫、實體模型庫、戰場環境數據庫、訓練信息數據庫等進行管理。考核評估邦員對裝備保障單要素、多要素以及全要素訓練過程及效果進行分析和評估。全景顯示邦員利用視景仿真模型，對各層次訓練運行過程及各類信息進行實時動態顯示。裝備保障要素各邦員用于設置各保障要素訓練科目和內容。外部邦員用于生成裝備保障全要素集成訓練所需要的各作戰要素數據。

2.3 系統軟件結構設計

裝備保障全要素集成模擬訓練系統的軟件結構以一個復雜的系統工程，其總體結構由訓練模擬控制、戰術想定、裝備保障要素仿真、裝備保障要素交互仿真、視景仿真、數據綜合處理和效能評估等模塊組成。軟件的主程序使用Visual C++編寫，系統開發的所需其他軟件包括HLA開發支撐工具RTI系統和對象模型開發工具OMDT[9]、地理信息系統工具軟件、三維建模軟件MultiGen Creator、視景驅動開發軟件Vega、數據庫開發工具PowerBuilder等，軟件總體結構如圖3所示。

3 系統工作流程

模擬訓練系統啟動以后，系統自檢，用戶調用導調控制邦員加入聯邦，并進行訓練模式選擇，編輯或調用相應的想定。在單要素訓練模式下，系統首先選擇單要素訓練內容，然后進行訓練科目設置，該訓練科目完成后，進行另一訓練科目的訓練，該要素訓練科目完成后進行下一單要素訓練，全部單要素訓練完成后，系統進入多要素訓練模式。

在多要素訓練模式下，系統首先調用加入指控控制邦員，然后根據訓練需求調研偵察情報邦員、搶救搶修邦員、物資供應邦員和安全防護邦員中的一個或多個邦員加入，進行指揮控制要素與其他要素的合成訓練，多要素訓練所有科目訓練完成后，系統進入全要素集成訓練模式。在全要素集成訓練模式下，所有裝備保障要素邦員全部啟動，進行各訓練科目的訓練，全部訓練完成后，重新進行訓練模式的選擇或退出系統。系統工作流程如圖4所示。

圖4 系統工作流程

4 結 語

裝備保障訓練是是提升部隊裝備保障組織指揮能力、技術保障能力和生存防衛能力的有效手段，開發裝備保障全要素集成模擬訓練系統是當前裝備保障訓練領域急需解決的問題。本文基于HLA框架構建了裝備保障全要素集成模擬訓練系統。從裝備保障全要素集成訓練需求出發，設計了裝備保障全要素集成模擬訓練系統功能層次結構，合理區分了訓練層次，基于HLA設計了模擬訓練系統的體系結構，并提出了系統軟件設計總體方案。最后系統闡述了裝備保障全要素集成模擬訓練系統的工作流程。該模擬訓練系統可為裝備裝備保障全要素集成訓練提供訓練平臺支撐。

參考文獻

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[9] 徐君明，侯學隆，李國林.基于HLA框架的某型彈道導彈模擬訓練系統[J].兵工自動化，2011，30（9）：1?4.